关于隧道窑热平衡分析的思考

窑炉的热平衡分析作为热工学“三传一反”理论框架支撑下的重要研究领域，无论在学术研究上还是企业实际生产过程中，都具有极为重要的现实意义。本文以隧道窑为例，概括性地谈了耐火材料生产企业开展隧道窑热平衡分析的重要性。

一、作用和意义

作者认为开展隧道窑热平衡计算分析，是耐火材料和陶瓷制品等生产企业落实国家、行业以及企业自身“绿色低碳”管理政策的具体举措，也是企业降本增效的必要手段。该项工作不但可以推动企业节能减碳，同时可以为企业自动化升级、工业化和信息化融合、数字化转型提供必要的数据与运行参数的技术支撑，使得相应的信息化和数字化管理系统获取真实可靠的运行数据，使其高效科学地运行，最终企业得以从中真正获益。

具体可以从以下几个方面进行阐述：

1、优化控制操作的必要措施。

对隧道窑热效率进行全面检查和评价，准确掌握窑炉温度分布、热能利用和热工状况，并找出窑炉系统节能的薄弱环节，为改进热工操作、优化工艺过程，确定最佳操作方案提供科学依据，使烧成单元操作的用能和质量绩效水平提高到一个新的水平。

烧制不同的产品对窑炉的温度曲线、压力曲线以及烧成气氛要求的设置是不一样的，在既定的热工制度下，分析窑炉的热平衡情况（热效率），可以方便对比和评价选定的热工制度是否合理，是否还存在优化和改进的空间。

2、评价节能减碳措施的手段。

对于新的技改方案或者其他与节能减碳有关的措施，都可以通过热平衡分析计算来进行对比评价。窑炉的热效率可以作为相关技改措施的评判依据，同时，也可以用来评价采用的新工艺、新技术的实际效果，为新工艺、新技术实际应用后的改进和新型窑炉系统的设计提供依据。

3、热工设备运行管理的手段。

窑炉作为耐火材料或陶瓷生产企业重要的热工设备，其运行管理非常重要。热平衡分析可以为窑炉及其配套设备的运行技术文件的建立提供材料支撑。

4、建立产品和过程碳排清单。

在包含耐火材料行业在内的其他众多高温工业中，生产过程碳排放因子的获取是一项非常重要的工作，企业在开展热平衡分析的过程中，可以量化出各类碳排放因子，这有助于企业进行后续的产品碳足迹核算与评估，也有助于企业建立与碳有关的技术标准。这些排放因子来自于企业生产实际，是非常珍贵的一手数据，企业应该予以高度重视。

总之，对隧道窑进行热平衡分析计算，了解和摸清窑炉的能耗状况及用能水平，对于科学管理能源，制定节能技术改造方案（计划），提高产品烧成质量，降低单位产品能耗具有极其重要的意义。

二、问题与应对

在开展隧道窑热平衡分析计算的过程中，可能会涉及其他一些问题，这里统一阐述如下：

1、关于软件

目前一些热工商业软件虽然可以方便地开展隧道窑热平衡分析计算，但是，有些参数的选取，窑炉的设计信息，生产数据等，各个工厂，甚至工厂中的不同隧道窑运行情况均不一定完全相同，盲目套用软件，而不进行相关参数的修正，或者该软件没有提供必要的参数调整接口和界面，这样的话在，而不了解软件内嵌的计算分析机理，包括计算方法、取舍精度以及适用条件等的情况下，可能无法得到令人满意的结果。这里可以采用软件使用与手工计算相结合的方法，在一些关键参数和计算方法上，要进行必要的验证计算。

2、计算建议

热工计算完全手工操作完成，确实计算相对复杂，但是我们可以通过建立excel计算表格，或者其他计算分析平台，自行开发一些灵活适用的小程序，如使用matlab编制一些m文件或者function函数文件。这样不但可以降低成本费用，也可以根据生产实际，以及多年总结的生产操作经验，快速调节自建程序的相关参数，快速实现热平衡的分析计算，并依此指导和评价生产情况；也可以为公司年度能源成本核算提供依据。

3能源管理

很多生产企业都建立了能源管理体系，但是大多数管理体系的建设，包括能源管理体系可能都“流于形式”。真正核心的内容，是识别主要生产设施设备的能源绩效参数、相关变量和静态因素。如果这些重要指标都没有进行识别，更没有进行筛选和监控，这就必然导致能源管理体系运行的失效。实际上，开展热平衡分析计算，可以制定更为系统和详细的能源绩效参数，识别和确定影响能源绩效的相关变量和静态因素，通过对其进行科学合理的控制，企业可以实现能源管理体系高效运行，使其真正起到作用，而不是每年机械地应对审核员的条款检查。

（完）